Μάθημα: ΦΡΑΓΜΑΤΑ
Σχολή Πολιτικών Μηχανικών
ΔΠΜΣ : Επιστήμη & Τεχνολογία Υδατικών Πόρων
ΕΝΟΤΗΤΑ 1 – Ν. Ι. Μουτάφης
Για να μάθετε να σχεδιάζετε
Σχολή Πολιτικών Μηχανικών
ΔΠΜΣ : Επιστήμη & Τεχνολογία Υδατικών Πόρων
ΕΜΠ -ΔΠΜΣ - Σχ. Πολ.Μηχ. - Μάθημα: Φράγματα. Διδάσκοντες: Ν.Ι.Μουτάφης, Π. Παπανικολάου
Για να μάθετε να αποφεύγετε
Σχολή Πολιτικών Μηχανικών
ΔΠΜΣ : Επιστήμη & Τεχνολογία Υδατικών Πόρων
ΕΜΠ -ΔΠΜΣ - Σχ. Πολ.Μηχ. - Μάθημα: Φράγματα. Διδάσκοντες: Ν.Ι.Μουτάφης, Π. Παπανικολάου
ΕΜΠ -ΔΠΜΣ - Σχ. Πολ.Μηχ. - Μάθημα: Φράγματα. Διδάσκοντες: Ν.Ι.Μουτάφης, Π. Παπανικολάου
Ορολογία : Λεκάνες
• Λεκάνη απορροής– Επιφάνεια εδάφους της οποίας τα νερά συρρέουν και
διέρχονται από μία συγκεκριμένη θέση
– Μετράται σε km2.
– Υπάρχει «επιφανειακή» και «υπόγεια» λεκάνη
απορροής (γεωλογία – υδρογεωλογία)
• Λεκάνη κατάκλυσης– Επιφάνεια εδάφους που καλύπτεται από τα νερά
ταμιευτήρα
ΕΜΠ -ΔΠΜΣ - Σχ. Πολ.Μηχ. - Μάθημα: Φράγματα. Διδάσκοντες: Ν.Ι.Μουτάφης, Π. Παπανικολάου
Ορολογία : Φράγμα
• Φράγμα
– Τεχνητό έργο με στόχο τη δημιουργία κοιλότητας για αποθήκευση νερού ή συγκράτηση υλικών
• Αντερείσματα : Δεξιό – Αριστερό
– Τμήμα των πρανών της κοιλάδας στο οποίο «στηρίζεται» το σώμα του φράγματος
– Δ ή Α ορίζονται βλέποντας προς την κατεύθυνση της ροής του ποταμού.
ΕΜΠ -ΔΠΜΣ - Σχ. Πολ.Μηχ. - Μάθημα: Φράγματα. Διδάσκοντες: Ν.Ι.Μουτάφης, Π. Παπανικολάου
Φράγμα Φανερωμένης Νάξου – Τύπου ΛΑΠΣ
ΕΜΠ -ΔΠΜΣ - Σχ. Πολ.Μηχ. - Μάθημα: Φράγματα. Διδάσκοντες: Ν.Ι.Μουτάφης, Π. Παπανικολάου
Φράγμα Πουρναρίου – Χωμάτινο με κεντρικό πυρήνα
ΕΜΠ -ΔΠΜΣ - Σχ. Πολ.Μηχ. - Μάθημα: Φράγματα. Διδάσκοντες: Ν.Ι.Μουτάφης, Π. Παπανικολάου
Αρχαίο Φράγμα Αλυζίας
• Κατασκευή μεταξύ 450 π.Χ. και 30 π.Χ. (;)
• Σκοπός: Συγκράτηση αδρομερών φερτών
ρέμματος.
• Ανύψωση σε τρεις τουλάχιστον φάσεις
ΕΜΠ -ΔΠΜΣ - Σχ. Πολ.Μηχ. - Μάθημα: Φράγματα. Διδάσκοντες: Ν.Ι.Μουτάφης, Π. Παπανικολάου
π. Α
ΧΕ
ΛΩ
ΟΣ
Ν. ΙΘΑΚΗ
ΙΘΑΚΗ
ΜΕΣΟΛΟΓΓΙ
ΛΕΥΚΑΔΑ
ΜΥΤΙΚΑΣ
Ν. ΚΑΛΑΜΟΣ
N. ΛΕΥΚΑΔΑ ΦΡΑΓΜΑ ΑΛΥΖΙΑΣΚΑΝΔΗΛΑ
ΠΑΛΑΙΡΟΣ
ΑΜΦΙΛΟΧΙΑ
ΑΣΤΑΚΟΣ
ΑΓΡΙΝΙΟ
ΒΟΝΙΤΣΑ
ΠΡΕΒΕΖΑ
ΕΜΠ -ΔΠΜΣ - Σχ. Πολ.Μηχ. - Μάθημα: Φράγματα. Διδάσκοντες: Ν.Ι.Μουτάφης, Π. Παπανικολάου
Ν. Κάλαμος
Μύτικας
Κανδήλα
200
100
Ορμος Μύτικα
-5
Ανω Κανδήλα
200
400
600
100
Τείχη Αλυζίας
-4
800 -3 -2
Ορμος Βούρκος
20
40
200
-11
-10
100-9
-8
-7
Βάρνακας
200
Γεωργουλαίικα
60
Φράγμα
100
100
200
600
400
-1 0 1
-4
Παναγούλα
200-6
-5
4002
-3
Θέση φράγματος
ΕΜΠ -ΔΠΜΣ - Σχ. Πολ.Μηχ. - Μάθημα: Φράγματα. Διδάσκοντες: Ν.Ι.Μουτάφης, Π. Παπανικολάου
Στόμιο εξόδου φαραγγιού
ΕΜΠ -ΔΠΜΣ - Σχ. Πολ.Μηχ. - Μάθημα: Φράγματα. Διδάσκοντες: Ν.Ι.Μουτάφης, Π. Παπανικολάου
Φράγμα Αλυζίας (450 ?- 30 π.Χ.?)
ΕΜΠ -ΔΠΜΣ - Σχ. Πολ.Μηχ. - Μάθημα: Φράγματα. Διδάσκοντες: Ν.Ι.Μουτάφης, Π. Παπανικολάου
Όψη φράγματος
ΕΜΠ -ΔΠΜΣ - Σχ. Πολ.Μηχ. - Μάθημα: Φράγματα. Διδάσκοντες: Ν.Ι.Μουτάφης, Π. Παπανικολάου
ΕΜΠ -ΔΠΜΣ - Σχ. Πολ.Μηχ. - Μάθημα: Φράγματα. Διδάσκοντες: Ν.Ι.Μουτάφης, Π. Παπανικολάου
Φυσικός υπερχειλιστής - Διάβρωση πετρώματος
ΕΜΠ -ΔΠΜΣ - Σχ. Πολ.Μηχ. - Μάθημα: Φράγματα. Διδάσκοντες: Ν.Ι.Μουτάφης, Π. Παπανικολάου
Φυσικός υπερχειλιστής
ΕΜΠ -ΔΠΜΣ - Σχ. Πολ.Μηχ. - Μάθημα: Φράγματα. Διδάσκοντες: Ν.Ι.Μουτάφης, Π. Παπανικολάου
Ορολογία : Στάθμες ταμιευτήρα
• ΑΣΑ ή ΑΣΛ
Ανώτατη Στάθμη Αποθήκευσης ή Λειτουργίας
• ΑΣΠ
Ανώτατη Στάθμη Πλημμύρας
• ΚΣΑ ή ΑΣΛ
Κατώτατη Στάθμη Αποθήκευσης ή Λειτουργίας
ΕΜΠ -ΔΠΜΣ - Σχ. Πολ.Μηχ. - Μάθημα: Φράγματα. Διδάσκοντες: Ν.Ι.Μουτάφης, Π. Παπανικολάου
Ορολογία : Όγκοι ταμιευτήρα
• Νεκρός όγκος ταμιευτήρα
– Τμήμα (όγκος) του ταμιευτήρα για συσσώρευση
φερτών υλών του ποταμού. Αντιστοιχεί στην ΚΣΑ
• Ωφέλιμος όγκος ταμιευτήρα
– Τμήμα (όγκος) του ταμιευτήρα για κάλυψη των
αναγκών (ύδρευση, άρδευση, παραγωγή ενέργειας
κλπ). Αντιστοιχεί στην ΑΣΑ
• Όγκος πλημμύρας ταμιευτήρα
– Τμήμα (όγκος) του ταμιευτήρα για συγκράτηση μέρος
του πλημμυρικού όγκου. Αντιστοιχεί στην ΑΣΠ
ΕΜΠ -ΔΠΜΣ - Σχ. Πολ.Μηχ. - Μάθημα: Φράγματα. Διδάσκοντες: Ν.Ι.Μουτάφης, Π. Παπανικολάου
Ορολογία : Φράγμα
• Στέψη φράγματος
– Το ανώτερο υψομετρικά τμήμα του αναχώματος, η
κορυφή του – (ονομαστική στέψη) – χωρίς την
υπερύψωση
• Ύψος φράγματος
– Η κατακόρυφη απόσταση μεταξύ του βαθύτερου
σημείου της θεμελίωσης και της στέψης του
φράγματος.
ΕΜΠ -ΔΠΜΣ - Σχ. Πολ.Μηχ. - Μάθημα: Φράγματα. Διδάσκοντες: Ν.Ι.Μουτάφης, Π. Παπανικολάου
Τυπική διατομή γεωφράγματος και
χαρακτηριστικό ύψος
ΕΜΠ -ΔΠΜΣ - Σχ. Πολ.Μηχ. - Μάθημα: Φράγματα. Διδάσκοντες: Ν.Ι.Μουτάφης, Π. Παπανικολάου
Ορολογία : Καμπύλες ταμιευτήρα
• Καμπύλες : Στάθμης - Χωρητικότητας,
Στάθμης – Επιφάνειας
– Διαγράμματα συνάρτησης της χωρητικότητας και της
επιφάνειας του ταμιευτήρα με το υψόμετρο.
– Αποτελούν τις βασικές καμπύλες σχεδιασμού
ταμιευτήρων και αναφέρονται σε συγκεκριμένη θέση
φράγματος
– Σε περιπτώσεις μικρών ταμιευτήρων, πρέπει να
αφαιρείται ο όγκος του φράγματος
ΕΜΠ -ΔΠΜΣ - Σχ. Πολ.Μηχ. - Μάθημα: Φράγματα. Διδάσκοντες: Ν.Ι.Μουτάφης, Π. Παπανικολάου
ΚΑΜΠΥΛΗ ΣΤΑΘΜΗΣ - ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΤΑΜΙΕΥΤΗΡΑ
20
30
40
50
0 100 200 300 400 500 600
ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΤΑΜΙΕΥΤΗΡΑ - Χ 1000 m3
ΥΨ
ΟΜ
ΕΤΡΟ
ΕΜΠ -ΔΠΜΣ - Σχ. Πολ.Μηχ. - Μάθημα: Φράγματα. Διδάσκοντες: Ν.Ι.Μουτάφης, Π. Παπανικολάου
Ορολογία : Εκσκαφές
• Γραμμή εκσκαφής
– Όριο εκσκαφής και πληρωμής της εκσκαφής
• Υπερ-εκσκαφή
– Εκσκαφή πέρα από τη γραμμή εκσκαφής
– Επιβάρυνση κόστους
• Υπο-εκσκαφή
– Εκσκαφή πριν από τη γραμμή εκσκαφής
– Μη αποδεκτή στα έργα
– Δυσκολία αποκατάστασης
ΕΜΠ -ΔΠΜΣ - Σχ. Πολ.Μηχ. - Μάθημα: Φράγματα. Διδάσκοντες: Ν.Ι.Μουτάφης, Π. Παπανικολάου
ΡΟΗ
ΡΟΗ
Ενδεικτικές εκσκαφές θεμελίωσης πυρήνα γεωφράγματος
ΕΜΠ -ΔΠΜΣ - Σχ. Πολ.Μηχ. - Μάθημα: Φράγματα. Διδάσκοντες: Ν.Ι.Μουτάφης, Π. Παπανικολάου
Ενδεικτικές εκσκαφές θεμελίωσης υπερχειλιστή
Χαρακτηριστικές καμπύλες ταμιευτήρα
Αναφέρονται
σε συγκεκριμένη θέση φράγματος
• Καμπύλη στάθμης – επιφάνειας ταμιευτήρα
(εμβαδόν της επιφάνειας του ταμιευτήρα σε
διάφορα υψόμετρα)
• Καμπύλη στάθμης – χωρητικότητας ταμιευτήρα
Συνολικός αποθηκευτικός όγκος του ταμιευτήρα
κάτω από ένα συγκεκριμένο υψόμετρο
ΕΜΠ -ΔΠΜΣ - Σχ. Πολ.Μηχ. - Μάθημα: Φράγματα. Διδάσκοντες: Ν.Ι.Μουτάφης, Π. Παπανικολάου
Επιλογή θέσης άξονα φράγματος
820
820
820
820
819
800780760
760
780
800
820
800
780
780
800
12.500
13.000
7.0
00
6.0
00
ΕΜΠ -ΔΠΜΣ - Σχ. Πολ.Μηχ. - Μάθημα: Φράγματα. Διδάσκοντες: Ν.Ι.Μουτάφης, Π. Παπανικολάου
820
820
820
820
819
800780760
760
780
820
800
780
780
800
12.500
13.000
6.0
00
ΕΜΠ -ΔΠΜΣ - Σχ. Πολ.Μηχ. - Μάθημα: Φράγματα. Διδάσκοντες: Ν.Ι.Μουτάφης, Π. Παπανικολάου
820
820
819
E=317.749 m2
Εμβαδομέτρηση ισοϋψών καμπυλών
ΕΜΠ -ΔΠΜΣ - Σχ. Πολ.Μηχ. - Μάθημα: Φράγματα. Διδάσκοντες: Ν.Ι.Μουτάφης, Π. Παπανικολάου
Υψόμετρο Επιφάνεια ΔΗ (Ε1+Ε2)/2 Όγκος Αθροιστικός όγκος
m2 m m2 m3 m3
752 0 0 0 0 0
760 9.078 8 4.539 36.312 36.312
770 34.703 10 21.891 218.905 255.217
780 77.024 10 55.864 558.635 813.852
790 123.578 10 100.301 1.003.010 1.816.862
800 176.211 10 149.895 1.498.945 3.315.807
810 230.983 10 203.597 2.035.970 5.351.777
820 317.749 10 274.366 2.743.660 8.095.437
ΕΜΠ -ΔΠΜΣ - Σχ. Πολ.Μηχ. - Μάθημα: Φράγματα. Διδάσκοντες: Ν.Ι.Μουτάφης, Π. Παπανικολάου
Διάγραμμα υψομέτρου – εμβαδού επιφάνειας
750
760
770
780
790
800
810
820
830
0 50.000 100.000 150.000 200.000 250.000 300.000
ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ - m2
ΥΨ
ΟΜ
ΕΤ
ΡΟ
ΕΜΠ -ΔΠΜΣ - Σχ. Πολ.Μηχ. - Μάθημα: Φράγματα. Διδάσκοντες: Ν.Ι.Μουτάφης, Π. Παπανικολάου
Διάγραμμα υψομέτρου – αθροιστικού όγκου
750
760
770
780
790
800
810
820
830
0 1.000.000 2.000.000 3.000.000 4.000.000 5.000.000 6.000.000 7.000.000 8.000.000
ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ - m3
ΥΨ
ΟΜ
ΕΤ
ΡΟ
ΕΜΠ -ΔΠΜΣ - Σχ. Πολ.Μηχ. - Μάθημα: Φράγματα. Διδάσκοντες: Ν.Ι.Μουτάφης, Π. Παπανικολάου
Νεκρός όγκος ταμιευτήρα
• Διάβρωση – διάπλυση πετρωμάτων στη
λεκάνη απορροής
• Μεταφορά υλών με τη ροή
• Απόθεση φερτών υλών
• Πλήρωση ταμιευτήρα με φερτά
• Νεκρός όγκος
ΕΜΠ -ΔΠΜΣ - Σχ. Πολ.Μηχ. - Μάθημα: Φράγματα. Διδάσκοντες: Ν.Ι.Μουτάφης, Π. Παπανικολάου
Νεκρός όγκος ταμιευτήρα
• Διάβρωση (μηχανική), απόπλυση, μεταφορά φερτών υλών
200 – 1000 m3/km2/έτος
• γεωλογικοί σχηματισμοί
• κλίσεις φυσικών πρανών
• φυτοκάλυψη φυσικών πρανών
• αποψίλωση ταμιευτήρα, κλίσεις πρανών εκσκαφής, κλπ
• Ο νεκρός όγκος του ταμιευτήρα προσδιορίζει
στην καμπύλη στάθμης – όγκου, την Κατωτάτη
Στάθμη Αποθήκευσης (ΚΣΑ)
ΕΜΠ -ΔΠΜΣ - Σχ. Πολ.Μηχ. - Μάθημα: Φράγματα. Διδάσκοντες: Ν.Ι.Μουτάφης, Π. Παπανικολάου
750
760
770
780
790
800
810
820
830
0 1.000.000 2.000.000 3.000.000 4.000.000 5.000.000 6.000.000 7.000.000 8.000.000
ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ - m3
ΥΨ
ΟΜ
ΕΤ
ΡΟ
Απόθεση φερτών στον ταμιευτήρα
• Στην εκβολή του ποταμού
(κεφαλή του ταμιευτήρα)
• Σταδιακή μετακίνηση των φερτών προς το
βαθύτερο τμήμα του ταμιευτήρα (προς το
φράγμα)
• Διαχωρισμός φερτών κοκκομετρικά
• Αναμόχλευση φερτών
ΕΜΠ -ΔΠΜΣ - Σχ. Πολ.Μηχ. - Μάθημα: Φράγματα. Διδάσκοντες: Ν.Ι.Μουτάφης, Π. Παπανικολάου
Ωφέλιμος όγκος ταμιευτήρα
• Χρήσεις νερού (παραγωγή ενέργειας, ύδρευση,
αρδεύσεις)
• Μηνιαία - ετήσια - υπερετήσια ρύθμιση
ταμιευτήρα για κάλυψη των αναγκών
• Ο ωφέλιμος όγκος του ταμιευτήρα προσδιορίζει
στην καμπύλη στάθμης – όγκου την Ανωτάτη
Στάθμη Αποθήκευσης (ΑΣΑ)
ΕΜΠ -ΔΠΜΣ - Σχ. Πολ.Μηχ. - Μάθημα: Φράγματα. Διδάσκοντες: Ν.Ι.Μουτάφης, Π. Παπανικολάου
750
760
770
780
790
800
810
820
830
0 1.000.000 2.000.000 3.000.000 4.000.000 5.000.000 6.000.000 7.000.000 8.000.000
ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ - m3
ΥΨ
ΟΜ
ΕΤ
ΡΟ
Όγκος αποθήκευσης πλημμύρας
• Ανάσχεση πλημμύρας
• Διαστασιολόγηση υπερχειλιστή
• Ο όγκος αποθήκευσης πλημμύρας του ταμιευτήρα
προσδιορίζει στην καμπύλη στάθμης – όγκου την
Ανωτάτη Στάθμη Πλημμύρας (ΑΣΠ)
ΕΜΠ -ΔΠΜΣ - Σχ. Πολ.Μηχ. - Μάθημα: Φράγματα. Διδάσκοντες: Ν.Ι.Μουτάφης, Π. Παπανικολάου
750
760
770
780
790
800
810
820
830
0 1.000.000 2.000.000 3.000.000 4.000.000 5.000.000 6.000.000 7.000.000 8.000.000
ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ - m3
ΥΨ
ΟΜ
ΕΤ
ΡΟ